多自由度压电纳米定位平台控制技术研究现状

齐思宁，李强*

（航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095）

摘  要：介绍了压电驱动的工作原理、压电材料的非线性特性以及压电定位平台的直接驱动方式，分别阐述了串联、并联和串并联三种驱动方案的多自由度压电定位平台的结构设计以及解耦优化方式。重点分析了多自由度纳米压电定位平台控制系统需要解决的压电驱动器的非线性特性、交叉耦合等问题，提出应根据多自由度压电定位平台不同的结构和运动形式选定合适的控制策略。最后总结了适用于多自由度压电定位平台的控制算法，有助于研究者了解压电纳米定位平台领域的最新进展，为压电纳米定位平台控制技术研究提供借鉴。

关键词：纳米定位；多自由度压电驱动；先进控制技术；控制策略；压电驱动器

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230601&journal_id=jcjs

浮动元件壁面剪切应力传感器研究进展

付政伟，杨水旺，张琦，苏一鸣，张洁

（北京振兴计量测试研究所，北京 100074）

摘  要：介绍了浮动元件的类型和浮动元件壁面剪切应力测量的方法，阐述了基于浮动元件的电容式、压阻式和光学式壁面剪切应力传感器的基本原理和研究现状，分析了上述3种类型的浮动元件壁面剪切应力传感器的优缺点，指出可通过优化浮动元件与传感器封装件之间的移动间隙以及浮动元件与被测面间的平齐度来提升浮动元件壁面剪切应力传感器的性能。展望了浮动元件壁面剪切应力传感器在湍流测量、判断边界层转捩、维护飞行器安全和优化飞行器结构等领域的发展方向，提出未来可通过发展MEMS技术、优化传感器后端处理电路和温度补偿方式、采用一体化设计加工方式等，进一步提升浮动元件壁面剪切应力传感器的小型化程度、检测壁面剪切应力极低值时的灵敏度和精度、测量的可靠性和准确性。

关键词：浮动元件传感器；壁面剪切应力测量；电容式；压阻式；光学式

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230602&journal_id=jcjs

QCM露点传感器水粘性影响的抑制方法研究

谷容睿，王中宇，白雪松，王国华，聂晶∗

（北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

摘  要：为了解决基于主控温式的石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance，QCM）露点测量系统中冷凝水粘弹特性影响露点识别准确性的问题，对QCM电极进行疏水处理，改善凝结特性，减小水粘性引起的频率耗散，实现液态水质量变化引起的谐振频率偏移测量。在QCM电极上制备静态水接触角为133° ± 2°的疏水层并对其进行表征，将疏水电极与未经处理的电极用于露点识别实验，并与精密露点仪获得的标准露点进行比对。实验证明，通过疏水处理电极凝结面的方法能够有效提升QCM露点传感器的露点识别精度，为主控温式露点传感器结构的优化设计提供理论和实验依据。

关键词：露点传感器；石英晶体微天平（QCM）；粘弹性；疏水处理；水接触角

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230603&journal_id=jcjs

航空发动机旋转盘腔测试温度补偿和压力修正方法研究

宋昕宜¹，邵靖¹，潘杰²，刘高文²

（1.中国航发商用航空发动机有限责任公司，上海 201100；2.西北工业大学 动力与能源学院，陕西 西安 710129）

摘  要：为了提高旋转盘腔温度和压力测试的准确性，开展温度补偿和压力修正方法研究。针对旋转盘腔温度测试时，滑环引电器普通导线无法产生电势差导致测温误差较大的问题，提出了温度补偿方法，将温差转换为电势差补偿到输出电势中，之后根据热电偶电势与温度的关系计算得到测量端真实温度；针对旋转盘腔旋转状态下，引压管中的空气柱产生管涌效应导致低半径处的传感器产生测量误差的问题，提出了压力修正方法，将管内空气柱进行分段，每段视作均温气体，推导得到压力修正公式。开展试验对所提出的温度补偿和压力修正方法的应用效果进行验证，结果表明：对热电偶测温结果进行补偿后，误差低于1%；对压力测量结果进行修正后，相对偏差不超过0.8%，且转速越高，压力修正效果越明显。修正后的温度和压力精度满足航空发动机旋转盘腔实际测量需求，证明了所提出方法的准确性，为航空发动机转子的寿命评估提供了重要技术支撑。

关键词：旋转盘；测试；温度补偿；压力；修正方法

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230604&journal_id=jcjs

 多特征参数聚类分析的特定辐射源识别方法研究

彭进先¹，桑苗苗²，耿丹¹，周伦¹，高澜¹，曹迎禧¹

（1.中国人民解放军63611部队，新疆 库尔勒 841000； 2.中国人民解放军63618部队，新疆 库尔勒 841000）

摘  要：为实现复杂环境中的电磁信号识别，提出多特征参数聚类分析的特定辐射源识别方法。通过分析与辐射源相关的10种特征参数，建立特定辐射源特征数组，构建聚类表达式，利用辐射源电磁信号参数的类间分离性和类内聚集性，实现对特定辐射源的归类识别。理论分析和实验表明：专家打分法的多参数计算结果更离散，有利于识别特定辐射源。研究成果为推动电磁信号探测分辨领域发展提供了有力支撑，具有技术借鉴价值。

关键词：特定辐射源识别；聚类分析；特征参数；特征数组

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230605&journal_id=jcjs

 静不稳定机械式衡重台力学分析和校准方法

席勇辉，陈发银，李文涛，齐斌，徐炜东

（昆明船舶设备研究试验中心，云南 昆明 650000）

摘  要：为解决机械式衡重台因静不稳定性难以校准的问题，分析机械式衡重台的测量原理和力学特点，提出机械式衡重台校准方法，通过减少机械式衡重台非平衡状态下载重架的最大偏转角度，实现校准时的测量不确定度控制，保障校准结果的准确性。利用该方法对机械式衡重台进行校准，并开展测量不确定度分析，结果表明扩展不确定度U = 84 g（k = 2），验证了该方法的有效性。研究成果对于促进水下航行体产品力学计量领域的发展具有积极作用，为水下航行体产品试验研究提供了有力支撑。

关键词：衡重台；静不稳定；校准；测量不确定度

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230606&journal_id=jcjs

基于狭缝整形的低损耗飞秒光纤光栅制备

张鹏浩，陈爽，武洪波

（航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095）

摘  要：为了解决飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Gratings，FBG）损耗较高的问题，利用逐面法完成飞秒光纤光栅制备的实验研究。运用高斯光束传播的基本理论，通过狭缝整形技术对聚焦的飞秒激光能量分布进行等高宽整形，突破在光纤横截面内诱导产生圆形折射率调制的难点，最终制备得到低损耗的飞秒光纤光栅。开展不同狭缝宽度制备FBG的光谱特性对比实验，结果表明：利用光斑直径为5.0 mm的飞秒激光光束刻写FBG时，采用宽度为1.7 mm的狭缝制备得到的FBG插入损耗降低至0.15 dB，短波损耗降低至0.5 dB，验证了基于狭缝整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法的有效性。针对狭缝法制备的FBG反射率分散问题，提出控制折射率匹配液填充量以及调整飞秒激光能量的方法，并优化光束聚焦流程，成功降低FBG反射率的分散度。本研究对推动飞秒光纤光栅在大容量、高链路损耗等环境中的实际应用具有重要意义。

关键词：光纤布拉格光栅；飞秒激光；狭缝整形；低损耗；反射率

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230607&journal_id=jcjs

深低温星上定标黑体源研究

董惠文¹，练敏隆¹，马思宇¹，李洋¹，裴景洋¹，于志¹，凤晓华²

（1.北京空间机电研究所， 北京 100094； 2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所， 浙江 宁波 315201）

摘  要：为匹配红外空间载荷低温光学镜头的光学性能，降低背景噪声，实现载荷高精度星上定标，研制了一种基于制冷机主动制冷的深低温星上定标黑体源装置（低温100 K工作），该星载黑体源装置由面黑体辐射体、低温制冷机主动制冷系统、冷量传输热管及精密测控温系统组成，通过载荷级真空辐射定标实验校验，最终实现红外遥感器对星上定标黑体源宽光谱（2 ~ 16 μm）、高发射率（0.987）、深低温（100 K）的高精度定标源需求。该深低温星上定标黑体源可用于对极远极冷极弱目标探测的红外载荷星上辐射定标，其高精度、低功耗、通用性的工程化设计方法，为后续相关研究及推广提供技术支撑。

关键词：深低温；星上定标黑体；真空辐射定标

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230608&journal_id=jcjs

 大气环境温度与压力传感器的自动化标定系统研究

李强¹，王建航^2，3，胡纯^2，3*

（1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京理工大学 信息与电子学院，北京 100081；3.北京理工大学 前沿交叉科学研究院，北京 100081）

摘  要：目前大气环境传感器的测试和标定主要依赖于人工手动操作完成，测试和标定效率较低，结果准确率较差。为解决该问题，在分析大气环境传感器工作原理的基础上，搭建了一套由真空泵电机、气压控制器、高低温箱、金属密封腔、标准数字温度计、工控机、待标定大气环境传感器等部分组成的大气环境传感器硬件测试平台，并设计了大气环境自动化软件测试系统，通过工控机控制标准环境，对标准环境参数进行周期采样，自动判定稳态并记录标定所需参数，从而拟合出标定曲线。对待标定温度和压力传感器进行自动化标定测试，结果显示：温度标定的拟合相关系数为0.994 5，重复性误差为0.087%；压力标定的拟合相关系数为0.996，重复性误差为0.046%，验证了测试系统的可行性。此研究成果为大气环境传感器快速部署应用提供了有力支撑，对于推动自动化技术在大气环境参数测量领域中的应用具有重要意义。

关键词：大气参数；传感器标定；平台搭建；自动化系统；软件开发

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230609&journal_id=jcjs

 基于γ放射源的便携式照射装置研究

孙陶，唐晓川，沈长枫，张岩，刘会省

（核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050000）

摘  要：为解决现场校准在线监测用固定式辐射剂量监测仪表时需提供标准辐射场的问题，本研究运用蒙特卡洛模拟方法，设计并建立了基于γ放射源的便携式照射装置，该装置放射源屏蔽切换挡位不少于3个，表面漏射线减小到有用射线束的0.5%，辐射场均匀性优于5%，满足固定式X、γ辐射剂量率仪现场校准工作需要，弥补固定式辐射剂量监测仪表现场量值传递服务能力的短板。

关键词：便携式照射装置；γ放射源；固定式辐射剂量监测仪；现场校准

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230610&journal_id=jcjs

涡轮流量计时间常数校准技术研究

张永胜¹，党静²，于小丽¹

（1.航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095；2.空装驻北京地区第四军事代表室，北京 100166）

摘  要：为了校准涡轮流量计的时间常数，建立液体阶跃流量试验装置，该装置利用螺杆泵输送流体形成平台流量，采用内啮合齿轮泵输送流体形成阶跃流量分量，通过控制高速电磁阀的开启与关闭实现阶跃流量分量与平台流量的叠加，最终产生阶跃流量。利用皮托管对阶跃流量产生时间进行评估，结果表明阶跃流量上升时间小于9 ms。在不同阶跃工况下对涡轮流量计开展时间常数校准试验，结果表明：涡轮流量计时间常数并非固定值，且受平台流量影响较大，具有随前平台流量增大而减小的趋势，受阶跃流量幅度影响较小；在小流量范围内，实际测量得到的动态流量系数与理论模型推导得到的动态流量系数偏差较大，而在大流量范围内二者较为吻合。最后对时间常数校准结果进行了不确定度评估，最大扩展不确定度约为10 ms（k = 2）。研究成果有助于评估流量计动态特性，有望提高非稳态流量测量的准确度。

关键词：阶跃流量；平台流量；涡轮流量计；时间常数；不确定度

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230611&journal_id=jcjs

液体火箭发动机地面试验测量系统可靠性评定

刘子星¹，郭洪业¹，杨懿^2*，郭亚男²

（1.北京动力机械研究所，北京 100074；2.北京航天试验技术研究所，北京 100074）

摘  要：为解决液体火箭发动机地面试验测量系统可靠性评定信息不全面的问题，对影响液体火箭发动机地面试验测量系统评定的因素进行分析。首先，将性能可靠性指标和功能可靠性指标作为测量系统可靠性的衡量标准，给出了液体火箭发动机地面试验测量系统可靠性的定义。然后，将测量系统不确定度作为性能可靠性指标纳入测量系统可靠度评定体系，建立测量不确定度与经典可靠性之间的联系；将分系统单元失效次数作为功能可靠性的评价指标，制定融合多源可靠性信息的系统可靠性评定策略。之后，阐述了可靠性数据收集、可靠性信息转换、可靠性信息综合、金字塔式系统可靠性评定和基于专家线性加权的可靠性评定的原理及实现方法。最后，以某型号液体火箭发动机地面试验测量系统为例，评定测量系统的可靠性，结果显示融合多源可靠性信息的金字塔式综合评定法能够准确分析液体火箭发动机地面试验测量系统可靠性，基于专家线性加权信息融合评定方法能够定位系统中的重点关注对象，查找薄弱环节。研究成果为行业内技术人员研究、评定测量系统可靠性提供了新的思路和方法，对于提高型号产品质量、测量数据质量和系统可靠性具有重要意义。

关键词：液体火箭发动机；测量系统；可靠性；测量不确定度；金字塔式综合评定；专家线性加权

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 真空式高温黑体辐射源性能评价

董磊，任佳，张岚，胡玮宸

（航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095）

摘  要：为解决真空环境下辐射热流传感器的校准问题，采用热解石墨作为加热元件，通过标准光电高温计测量并控制温度，研建了50 mm大口径真空式高温黑体辐射源装置。开展了装置性能指标的测试试验和评价，结果显示装置10 min内的温度稳定性不超过0.5 ℃，径向温度均匀性不超过0.1%t（t为设定温度点），符合相应标准要求。最后计算分析了热流校准过程中真空式高温黑体辐射源装置性能指标引入的不确定度分量，为推动该装置在热流校准、辐射温度校准等领域中的应用提供了重要支撑。

关键词：高温黑体；热流；温度校准

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 冷镜式精密露点仪光电信号特征参数试验研究

高雅，王毅，胡艳青，柴塬，李心怡，孟苏

（航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095）

摘  要：为了提高露点温度的测量准确度，寻找不同露点温度对应的最佳变化量，设计并进行了光电信号特征参数试验。使用自主研制的精密露点仪，调整不同的电压变化量对露点温度进行测量，将测量数据与MBW373型参考精密露点仪采集得到的数据进行对比，并计算误差，得到-30 ~ -10 ℃温度区间内的光电信号特征参数与露点温度对应的关系表，分析得出该温度区间的光电信号特征参数，证实了光电信号特征参数试验方案的可行性，为之后进一步研究露点测量过程提供了数据参考和理论支撑。

关键词：湿度测量；冷镜式精密露点仪；光电信号特征参数试验；露点测量

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http://www.jicejishu.net/jcjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20230614&journal_id=jcjs